Experimental and theoretical investigation of bubble break-up and coalescence in a vertical, two-phase pipe flow behind grid-generated turbulence

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Für verfahrenstechnische Problemstellungen lässt sich mit Hilfe der Populationsbilanzgleichungen die räumliche und zeitliche Änderung der Blasengrößenverteilung, aus der sich die Phasengrenzfläche ergibt, mathematisch beschreiben. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von hierfür notwendigen, experimentell validierten Detailmodellen für die turbulenzinduzierte Koaleszenz und den Zerfall der Blasen in einem turbulenten Strömungsfeld. Dabei soll die Kopplung mit der Primärblasenerzeugung anhand einiger typischer Düsenanordnungen mit in die Betrachtung einbezogen werden. Es sollen Blasenströmungen mit niedriger bis hoher Blasendichte untersucht werden. Dabei wird die Turbulenz der kontinuierlichen Phase mit unterschiedlich konstruierten Gittern gezielt variiert, in die die Gasströmung eingedüst wird. Zur Bestimmung der Turbulenzgrößen werden X-Heißfilmsonden zum Einsatz kommen. Zur Beobachtung und zeitlichen Auflösung der dynamischen Vorgänge bei Koaleszenz-, Zerfalls- und Blasenbildungsvorgägen wird ein Hochgeschwindigkeitsvideosystem angewandt, gekoppelt mit einem digitalen Bildverarbeitungssystem zur Erfassung der für die Modelle wichtigen Parameter wie z.B. Koaleszenzzeit oder Zerfallsblasengrößen. In Strömungen hoher Blasendichte wird die Ermittlung der Blasengrößenverteilungen mit faseroptischen Sensoren erfolgen, um so die entwickelten Modelle zu validieren.